生物柴油生产技术及应用的研究进展

生物柴油生产技术及应用的研究进展

2003年至2008年，随着石油价格的提高，生物柴油的快速发展和多样化一直受到关注。美国2002年生物柴油生产能力为221kt,欧盟2003年总生产能力达到了2.05Mt,到2007年欧盟生物柴油产量为5.7Mt,美国生物柴油产量为1.3Mt,中国生产500kt生物柴油。世界各国纷纷制定计划发展生物柴油,由于生物柴油产业的刺激,东南亚棕榈油生产量从2000多万吨增加到4000万吨。中国政府根据2006年1月1日“中华人民共和国可再生能源法”将生物质可再生能源列入国家研究和发展规划,2007年5月1日《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)国家标准》的正式实施,规范了我国生物柴油产品市场。2008年9月国家发展改革委员会为鼓励和规范生物柴油产业发展,批准中国石油天然气总公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司进行生物柴油产业化示范项目建设,同年破土动工,2009年底中国海洋石油总公司6万吨/年生物柴油生产装置在海南东方正式试车运行,生产的生物柴油产品已于2010年11月在海南的12家中石油加油站试销售。2008年的金融危机对生物柴油产业冲击很大,世界范围内的粮食问题也对生物柴油的研究和发展方向提出了新的挑战。但是,生物柴油产业的意义是不容置疑的。生物柴油产业有利于稳定油价,政府可以通过调节生物柴油生产量,维持油料市场在一个稳定的、有利于鼓励农林积极性的价格范围内。生物柴油产业有利于废油回收,全国有上百万吨废油,如果不处理好,会引起市场问题和环境问题。生物柴油产业还可以同生态保护和植树造林结合起来,现已有很多企业计划开发能源林种植。近几年,生物柴油的研究得到了广泛的重视,同期生物柴油的研究论文增长了10倍,SCI检索论文从2003年的120多篇增加到2009年的1200多篇。已有很多文章对生物柴油的市场、政策、生产及技术做过详细的介绍和综述,Ma等1999年、Demirbas2002年对植物油脂用作替代燃油的各种途径做了较为全面的综述,讨论了微乳化、热裂解、直接燃用和酯交换等不同生物燃油生产方式和燃油性质。作者2005年已在《化工进展》发表文章对生物柴油的生产技术进行了综述。近年来,随着社会和市场的发展,对生物柴油的研究更加深入。在原料方面更加重视对木本等非粮油料的研究,在技术方面更加注重环保、低耗的工艺开发,在应用方面更加重视对生物柴油市场应用基础数据的积累。本文注重对近年来生物柴油研究的进展进行综述,探索生物柴油研究的方向。将从生产技术、新工艺过程、应用技术等方面进行相关的描述。1生物柴油的开发将成为经济的新兴产业发展生物柴油最关键的问题是原料油的问题。能用于生物柴油生产的原料极其丰富,包括植物油(草本植物油、木本植物油、水生植物油)、动物油(猪油、牛油、羊油、鱼油等)和工业、餐饮废油(动植物油或脂肪酸)等。早期的生物柴油生产主要依靠食用油,如欧洲使用菜籽油、美国使用大豆油、东南亚使用棕榈油等。过量使用食用油可能造成食用油价格急速上涨,世界生物柴油产量不过400~500万吨,与全球接近8000万吨食用油的产量相比不到10%,但近年来食用油价格已经涨到8000元/吨左右,而同期柴油价格只有4500~6000元/吨。显然,采用食用油生产生物柴油是不经济的。在中国、印度、巴西等新兴发展中国家,将食用油用于燃料生产是不现实的。发展适合本国国情的原料油成为重要的能源战略,如巴西大力发展蓖麻种植,中国和印度则力推麻疯树的栽培,采用不占用耕地、含油率高、易于大规模种植的非食用油料植物才是发展方向。但是,这些油脂也不是廉价的,以每亩100~200kg油的产量,要保证种植的收入,价格也不会太低。综合利用和合理开发是降低成本的最好方法,以麻疯树籽油生产生物柴油为例,建立一体化生产流程将极大地提高其经济竞争力。麻疯树叶、茎等可以提取药物,油粕脱毒后可做饲料。其它油种也可以采用综合开发的方式建立林油产业,目前在海南、河北分别有上万亩的麻疯树和黄连木的种植基地正在建设。废油脂是最经济的生物柴油原料。每年来自食品加工和动植物加工的废油脂几百万吨,植物油加工的油脚通过硫酸酸化处理回收的酸化油,主要以游离脂肪酸为主,酸价高达150~190mgKOH/g。而从动物油脂加工厂来的脂肪,主要以甘油三酯为主,动物油脂的特点是含饱和脂肪酸较高。而从餐饮业来的废油脂,主要是动植物油脂的混合物,根据我国食用油消耗量估算,每年有100万吨左右。政府在废油脂回收中已经有很多措施保证废油脂不被误用,回收的废油脂作为生物柴油原料有环保、卫生及食品安全上的意义。目前,我国生物柴油的主要原料是这些废油脂。微藻油脂是最近研究很多的课题。微藻可以通过光合作用从空气中固定CO2生产油脂,目前可以生产油脂的微藻有很多种,可以开放式培养和利用光化学反应器的封闭式培养。根据理论推算,单位面积养殖微藻可以得到的油产量高于麻疯树籽油50倍、棕榈油20倍。但目前的生产力水平,从微藻生产油脂的成本还很高,远没有达到经济性的能源要求。2碱催化酯交换反应近年来,实验室研究的生物柴油生产技术非常多,而且针对各种不同的原料进行的工艺试验很多。从反应来讲,涉及到化学催化、生物催化、超临界无催化剂的酯化/酯交换反应。但到现在为止,工业化的生产方法除了传统的酸碱催化外,就是超临界方法了。生物催化、固体催化剂等都还处在工业化试验过程中。商业化的碱催化生产工艺(如Lurgi工艺)对于原料油要求较为苛刻,如游离脂肪酸(FFA)含量最大0.1%,水分含量最大0.1%,不皂化物最大0.8%,磷含量最大10mg/L。几乎所有的原料毛油都达不到此要求,预处理工序非常复杂,需要碱洗、沉降、酸洗等很多程序,几乎比生物柴油生产过程还要长。预处理过程所带来的投资成本和操作成本与产品收率损失之间的平衡成为选择的依据。很多研究是针对毛油酯化/酯交换反应,以毛油直接生产生物柴油可以降低生产成本。但是,原料油中的FFA、水分和磷脂等会对生产过程有较大的影响。FFA会同碱催化剂反应产生皂,使产品乳化严重,分离变得异常困难,从而明显降低产品收率。如以Karanja油为原料生产生物柴油,当FFA含量从0.3%增加到5.3%,生物柴油收率由97%降到6%。Ma等指出体系中水分会同FFA对酯交换反应产生协同副效应。在碱催化酯交换反应中,催化活性组分是CH3O-,以NaOH或KOH作为催化剂时,催化剂以如下反应产生CH3O-:水的存在会抑制CH3O-的生成,从而影响反应效率。尽管已有的报道对碱催化酯交换过程中油脂中的FFA含量和水分含量的要求各有不同,但都要求在很低的范围。如大豆油的FFA含量在0.5%,Mahua油的FFA应小于1%,橡胶籽油中FFA应小于2%,麻疯树籽油的FFA小于0.75%,牛油的FFA小于0.5%,水分小于0.06%等。这些数据表明,毛油要采用碱催化酯交换反应制备生物柴油,必须经过预处理工段。预酯化是目前研究较多的预处理工艺。通过酸(通常是浓硫酸)催化,可将FFA与甲醇转化为甲酯而将油脂的酸值降到碱催化酯交换反应所要求的范围,然后再用碱催化酯交换反应生产生物柴油,这就是所谓的两步法生产工艺。与传统酸碱中和方法除游离脂肪酸相比,可以提高甲酯收率,因为FFA被转化为甲酯留在油中。两步法生产中,预酯化后的水相必须即时分离,通过静置沉降不少于1h可以完成。研究表明,高酸值的橡胶籽油、麻疯树籽油、烟草籽油、黄油、废油、棕榈油等都可成功地通过预酯化处理来达到后续碱催化过程对FFA的要求。预酯化过程中,原料油中的水分和磷脂会对过程带来负影响。水分含量高的油,预酯化后酸值也高。对于初始酸值为9.75mgKOH/g、14.7mgKOH/g、19.9mgKOH/g的麻疯树籽油,水分需要分别控制在0.6%、0.3%以下和无水才能保证预酯化处理后的酸值在1.5mgKOH/g以下。水分的存在会降低预酯化的转化率、延长反应达到平衡的时间。一方面水是预酯化的产物,对反应有一定的抑制作用;另一方面原料油中水的存在,降低了催化剂硫酸的浓度及酸的强度,从而降低了催化活性。磷脂含量在2.17%以内对FFA转化率无明显影响,但磷脂具有乳化作用,会造成预酯化后水洗分离困难。因此建议在预酯化前将磷脂含量控制在1%以内。除了原料油中的水分外,FFA与甲醇酯化反应要产生水:对于FFA含量过高的原料油,一步预酯化难以达到后续碱催化的要求,即使在很高的硫酸用量情况下反应也很难进行彻底。而过高的硫酸用量会使产品颜色加深,分离困难,因为产生的磺化物也是一种乳化剂。这种情况下,可以采用多步预酯化,分离反应产生的水后再进一步酯化,但分离时间的加长,会降低产能。因此,针对不同原料油,工艺参数的优化显得尤为重要。也许两步预酯化在经济上是可行的。Ghadge等采用两步预酯化成功地使mahua油脂的FFA含量从19%降到1%以下。预酯化后的酸水分离也会造成一定的油脂损失,如果酸值不是太高的话,也可以不采用预酯化而直接酯交换反应。对于黏度很大的桐油,在预酯化后水洗过程中原料的损失较大,当其酸值为4.72mgKOH/g时,直接酯交换甲酯收率86.6%比预酯化处理后的收率85.8%略高。陈明艳采用直接酯交换的方法处理酸值为3.1mgKOH/g的麻疯树籽油,最终甲酯收率为94.0%,比采用预酯化的两步法得到的收率97.8%只低几个百分点。液体酸碱催化剂的用量通常在1%~3%,过程要排放大量的废催化剂和洗涤废水。刘颖颖采用升高温度的办法,采用0.04%~0.06%的硫酸作催化剂在120℃对高酸值的麻疯树籽油进行预酯化,预酯化转化率达到92.5%。这样浓度的硫酸,可以不经过特殊的分离就可进入下一步工序。梁斌等申请了中国国家发明专利,通过120~200℃温度条件下,采用200~500mg/L酸碱催化剂两步法30min内可以得到很高的酯化和酯交换转化率,生物柴油性质符合国家标准。酸催化酯交换反应和高温高压反应对FFA和水的敏感性要弱一些,对原料的要求没有那么苛刻。而且FFA的酯化反应也可以同时进行。尽管酸催化酯交换反应的速率比碱催化要低得多,且要达到相同的转化率醇的用量远高于碱催化时的用量(表1),但对于FFA和水分含量较高的原料油还是具有一定吸引力。3固体酸催化剂固体催化剂具有容易分离的优点,近年来研究非常活跃。预酯化阶段,可以采用固体酸代替硫酸、盐酸等液体酸,最简单的方法是将液体强酸固载在载体上得到负载型固体酸。SO42-/MxOy是很好的固体酸催化剂,如SO42-/TiO2-SiO2、SO42-/ZrO2、SO42-/Al2O3、SO42-/SiO2用于废油的预酯化,SO42-/TiO2用于麻疯树籽油的预酯化等。Sato等对采用浸渍法将H2SO4固载到各种载体上得到的固体酸催化剂进行了系统的研究,认为二氧化硅是用于H2SO4固载化的最好载体,固载化后的H2SO4对柠檬酸和正丁醇反应具有很高的催化活性。但是,作者后来的研究表明,负载于SiO2上的硫酸会被甲醇浸出。通过比较分离浸泡后的甲醇的反应活性,实际上,SO42-/SiO2的催化活性很大程度上来自于溶解在甲醇中的硫酸。杨颖等将H2SO4负载到TiO2上,发现采用煅烧含硫酸的偏钛酸可以得到稳定性较好的固体酸,有较高的表面固体酸浓度。阳离子交换树脂在很多酯化反应中应用,如乙酸甲酯、乙酸乙酯合成反应等。阳离子交换树脂被用于生物柴油降酸值的酯化催化剂,在常压反应条件下FFA的酯化转化率可以达到90%以上,阳离子交换树脂也可以用于生物柴油降酸值提高品质的后处理过程。López等使用了Nafion酸性树脂,作为脂肪酸酯化反应的催化剂。其它固体酸催化剂用于酯化反应的研究也有报道,Chung&Park采用HMOR和HMFI沸石用于大豆油中的油酸预酯化,Young-MooPark等采用WO3/ZrO2催化剂催化废油脂的酯化过程,固体酸催化剂的特点是可以对付质量较差的油脂。石化行业与很多固体酸催化剂可以借鉴用于生物柴油,Mbaraka等采用多孔硅分子筛催化油脂的酯化过程。但是,对于固体酸催化剂处理低品质的油脂时,油脂中的固体杂质是很有害的。固体碱催化剂主要用于酯交换反应。最早用作生物柴油的碱催化剂是负载的碱金属,Kim等负载钠碱催化剂Na/NaOH/γ-Al2O3具有很好的酯交换催化活性。但碱金属氢氧化物在醇溶液中溶解性较高,活性组分容易流失。固载化碱土金属是很好的碱催化剂体系,在醇中的溶解度较低,同时又具有较高的碱度。Gryglewicz测试了CaO、Ba(OH)2、Ca(MeO)2等在常压下催化菜籽油酯交换反应的活性,发现活性顺序为NaOH>Ba(OH)2>Ca(MeO)2>CaO。不负载的CaO的活性和机械强度都很低。四川大学在对油脂酯交换固体碱催化剂的研究中,采用了不同的载体负载氧化钙,比较了MgO、Al2O3、SiO2、HY等碱性、酸性、中性载体后发现,负载于碱性载体上的CaO催化剂具有更好的活性。负载型钙催化剂CaO/MgO具有较强的耐酸、耐水性。在65℃反应时,可耐1%的水分和2mgKOH/g的FFA。Ca/La2O3甚至能耐高达10%的水分,如图1。催化剂的活性不仅与其碱性有关,同时也与其在甲醇中的溶解度有关。对于不溶解于醇的碳酸盐体系,则要在更高的温度下才有活性。Suppes等的实验表明,碳酸钙在反应温度200℃条件下对豆油的酯交换具有催化活性。阴离子交换树脂是碱性催化剂的一种,也是可以作为酯交换反应的固体催化剂之一。NaomiShibasaki-Kitakawa等采用阴离子交换树脂催化油酸三甘酯与乙醇的酯交换反应,达到了90%以上的转化率。4酯交换与反应工艺的应用高温高压下,甲醇与油脂可以实现互溶,反应活性高,可以在没有催化剂的情况下进行。超临界反应条件下,反应物之间的传质和反应特性得到很明显的强化。即使没有催化剂存在,酯交换反应还是能够顺利进行。Diasakou等首先实现了豆油与甲醇在235℃左右无催化剂情况下的酯交换反应。Kusdiana等研究了游离酸和水含量对超临界情况下酯交换反应的影响,发现水对超临界条件下的酯交换还有一定的促进作用。中国石化石油化工科学研究院与中国石化石家庄炼化分公司开发了超临界酯交换生物柴油工艺,由于其对原料预处理简单,适应多种原料,特别是能加工高酸值等劣质原料,不使用催化剂,简化了后处理工艺,污水极少,已在2000t/a中试装置长期成功运转。中国海洋石油总公司采用这一工艺在海南东方建设了一套生物柴油示范装置,规模为6万吨/年,现在已正式运行。这是世界上首套工业化超临界生物柴油生产装置。甲醇的临界点为Tc=239℃,Pc=8.09MPa,当温度升到235℃以上时,甲醇已经处于接近临界状态。一些过渡金属氧化物具有很好的催化活性,作者发现ZnO催化剂在170~200℃温区内有很好的催化作用。这个温度区间内,反应压力可以降低到20atm左右,同时可以利用蒸汽作为加热热源,从而大大节省投资和运行费用。为了进一步提高Zn催化剂的性能,Jiang、齐涛等通过制备镁铝复合氧化物对催化剂进行了研究,发现Zn/Al复合氧化物催化剂在更低的温度就具有酯交换和酯化反应的催化活性。采用以锌铝水滑石前体的复合氧化物催化剂,在170℃以下就可以得到80%以上的油脂转化率。锌铝复合氧化物催化剂对水分和FFA的耐受含量可以达到10%(图2、图3)。5测试量的定义不同油脂原料生产的生物柴油在理化性质方面有很大变化,有很多研究对生物柴油的脂肪酸结构与理化性质进行了大量的测试。生物柴油的化学组成为脂肪酸甲酯,所含脂肪酸碳链长度在12~22之间,特别是16、18碳链几乎占到90%以上。碳链长度和饱和度是影响生物柴油性质的重要因素,主要对生物柴油的黏度、十六烷值、低温流动性及氧化安定性产生影响。表2列出了一些生物柴油的理化性质。5.1脂肪酸组成及动力黏度植物油的黏度往往比其甲酯黏度高出一个数量级,甲酯化后生物柴油的黏度接近于石油柴油的黏度,使其可以直接用于现有的压燃式发动机上。生物柴油的黏度会影响其雾化性,过高的黏度会使燃烧不完全,发动机上产生沉淀。因此,生物柴油的黏度是生物柴油最重要的指标之一。生物柴油的黏度与碳链长度及饱和度有关。随着碳链的增长和饱和度的增加,生物柴油的黏度增加。如毛棕榈油甲酯(饱和脂肪酸50.6%)和蒸馏后的棕榈油甲酯(饱和脂肪酸48.73%)的运动黏度(40℃)分别为4.502mm2/s和4.415mm2/s。棕榈油甲酯的饱和脂肪酸(49.0%)高于菜籽油甲酯(4%)、葵花籽油甲酯(9%)和大豆油甲酯(15%),其运动黏度也较高。尽管菜籽油的不饱和度较高(94%),但由于其不饱和脂肪酸中主要为油酸(64%),使其运动黏度略高于葵花籽油甲酯(亚油酸含量为74%)和大豆油甲酯(亚油酸含量为55%)。表3为这4种生物柴油的脂肪酸组成及其运动黏度比较。由于生物柴油是混合脂肪酸甲酯,为了预测生物柴油的黏度,Allen等用式(1)来预测具有不同脂肪酸组成的生物柴油的动力黏度。式中,μ为生物柴油动力黏度,yi为脂肪酸质量分数,μi为纯组分脂肪酸甲酯的动力黏度。而纯饱和脂肪酸甲酯(碳链长度8~18)的动力黏度可由式(2)计算。式中,μME-sat为饱和脂肪酸甲酯的动力黏度,mPa·s;M为饱和脂肪酸甲酯的分子量。不饱和18碳脂肪酸甲酯的动力黏度由式(3)计算。式中,μME-unsat为不饱和18碳脂肪酸甲酯的动力黏度,mPa·s;NDB为18碳链双键数目。对于温度变化对生物柴油黏度的影响,可用公式(4)来进行预测。式中,μ是动力黏度,mPa·s;ν是运动黏度,mm2/s;T是温度,K;A、B、C对特定液体是常数。5.2生物柴油的冷滤点生物柴油在低温下的流动情况直接影响生物柴油的应用范围,低温流动性不好会因冻结或胶凝而堵塞过滤器,甚至造成发动机不能供油。低温流动性一般以浊点、倾点、冷滤点来表示。浊点和倾点与实际使用情况有偏差,浊点用于判断生物柴油低温时的使用过于保守,而倾点则过于乐观,冷滤点与生物柴油实际使用温度有很好的对应关系,对生物柴油的实际使用具有指导意义。低温流动性的好坏与生物柴油碳链的饱和性有关,碳链的饱和程度越高,低温流动性越差。如对于饱和度分别为8.0%、10.1%、12.5%、21.3%、45.9%的桐油、菜籽油、油茶籽油、麻疯树籽油、棕榈油生物柴油,其冷滤点分别为-19℃、-8℃、-6℃、1℃、13℃。通常动物油脂和煎炸油生物柴油的浊点高于一般植物油生物柴油的浊点。研究表明,生物柴油的浊点和冷滤点只与饱和脂肪酸甲酯的含量有关,而与不饱和脂肪酸的组成无关。一般情况下,生物柴油应在高于其浊点3~6℃储存,在更低的温度下,通常需要搅拌、加热或其它措施,如添加抗凝剂来保证生物柴油的低温流动性。通常的柴油抗凝剂对生物柴油并不是很有效。在此领域的研究还需进一步深入。5.3抗氧剂的影响生物柴油的另一重要问题是氧化安定性的问题,这是因为生物柴油中含有大量的碳碳双键,在氧、高温、阳光、金属(如铜、铅、锡、锌等)等的作用下会发生氧化分解,从而会增加生物柴油的酸值、黏度及不溶物含量。现在流行的表征生物柴油氧化安定性的指标是油脂稳定指数,由Rancimat法(EN14112方法)测得。欧洲生物柴油标准EN14214和我国“柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)国家标准”都是规定在110℃下,生物柴油的诱导期不小于6h。大多数纯的生物柴油都很难达到此标准。美国生物柴油标准ASTMD6751-08规定的是在110℃下,生物柴油的诱导期不小于3h。表4列出不同生物柴油诱导期时间。植物油中常有一些天然抗氧剂(如维生素E、胡萝卜素等)的存在而使其具有一定抗氧化性,而油脂的精制会破坏天然抗氧剂,从而使其抗氧化能力降低。因此往往由精炼油得到的生物柴油的氧化安定性不如未精制的油。如由棕榈原油得到的生物柴油的氧化诱导期可达25.70h,而从棕榈原油生物柴油中提取了胡萝卜素和维生素E后,其氧化诱导期仅为3.52h。大豆油生物柴油经过在132~138℃真空蒸馏后,诱导期也从3.52h降到0.77h。生物柴油氧化速率的快慢是和其分子结构中双键的数目和位置有关的。氧化安定性是饱和度越高越好,这是和其低温流动性相矛盾的。将饱和度高和饱和度低的生物柴油调和不失为一种好的综合低温流动性和氧化安定性的方法。如将棕榈油生物柴油和麻疯树籽油生物柴油调和,其低温流动性和氧化安定性的变化情况如图4、图5。图中,JBD代表麻疯树油生物柴油,PBD代表棕榈油生物柴油,JPBD-1为JBD︰PBD的比例为80︰20,JPBD-2为JBD︰PBD的比例为60︰40,JPBD-3为JBD︰PBD的比例为50︰50,JPBD-4为JBD︰PBD的比例为40︰60,JPBD-5为JBD︰PBD的比例为20︰80。当棕榈油生物柴油的比例达到60%以上时,氧化安定性即可达到EN14214的标准,而低温流动性也较纯的棕榈油生物柴油有所改善。另外,生物柴油的氧化安定性和储存条件有很大关系。温度和水分是影响其氧化速度的重要因素。菜籽油生物柴油在较低温度(20℃)下,氧化较慢,52周内纯度从99.7%降到92.5%。在40℃,同样时间内,密封保存的生物柴油纯度降到92%,而暴露于空气中的生物柴油纯度降为60%。添加抗氧剂是提高生物柴油氧化安定性的有效办法。维生素E、维生素C、胡萝卜素、丁基羟基苯甲醚(BHA)、丁基-4-甲基苯酚(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、焦酚(PG)和三羟基苯甲酸丙酯(PY)等是常用的天然和合成抗氧剂,各种抗氧剂对生物柴油的氧化安定性的影响和原料油的种类关系很大。如PY、PG、TBHQ对大豆油、棉籽油、黄油和蒸馏过的大豆油生物柴油有很好的延长氧化诱导期的作用,而PY、BHA和BHT对猪油生物柴油有较好效果。对于提取了胡萝卜素和维生素E后的棕榈油生物柴油,抗氧剂作用效果依次是TBHQ>BHT>维生素E。研究生物柴油的氧化和抗氧剂的抗氧化机理及各种抗氧剂对不同生物柴油的适应性,建立适应生物柴油自身氧化特点的与生物柴油实际使用相关性良好的氧化安定性评价方法,开发通用型生物柴油抗氧剂,是生物柴油氧化安定性问题研究的工作重点。5.4#柴油与生物柴油的质量比对生物柴油具有较强的溶解能力。贝克松脂丁醇值法可用来研究生物柴油的溶解性,贝克松脂丁醇值(KB)越大,说明其溶解能力越强。研究表明脂肪酸碳链的长度及饱和度对生物柴油的溶解能力均有影响,其中碳链长度的影响大于饱和度的影响。碳链长度越短,KB值越大。不饱和脂肪酸的KB值大于饱和脂肪酸KB值,但双键的数目对脂肪酸甲酯的溶解能力影响较小。0#柴油的KB值在21左右,菜籽油、大豆油、葵花油、棕榈油、玉米油、麻疯树籽油生物柴油的KB值则在75~85,生物柴油与0#柴油混合物的KB值与混合物中生物柴油的体积分数成正比线性关系。由于生物柴油的溶解性,生物柴油与一些材料兼容性差。如氯丁橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶等,而聚四氟乙烯、聚甲醛、氟橡胶等与生物柴油具有较好的兼容性。生物柴油对不锈钢、碳钢、铝的腐蚀很小,而对铜有明显的腐蚀作用。生物柴油氧化后含有机酸会加速橡胶的降解和对金属的腐蚀。6混配物硫含量和动力黏度生物柴油与石油柴油具有相似的燃烧性能,并与石油柴油具有良好的调合性。由于纯的生物柴油B100可能存在的低温流动性、氧化安定性及较强的溶解性问题,通常生物柴油的使用是与石油柴油混配,如目前欧洲主要推广使用的是B5,美国是B20等,这样可以综合生物柴油与石油柴油的优点。四川大学详细研究了不同饱和度的棕榈油、麻疯树籽油和桐油与0#石油柴油混配后的性质。研究表明,混配物的密度、硫含量与生物柴油在混配物中的体积分数成线性关系,见式(5)。式中,ρ1和ρ2分别为0#柴油和生物柴油的密度;φ2为生物柴油在混配物中所占体积分数。生物柴油的密度较石油柴油高5%~10%,零售商以质量为单位购入燃料,以体积为单位售出燃料,由此生物柴油在销售环节无形中就将零售商的利润降低,而与0#柴油混配使用,会缓解此问题。混配物硫含量可由式(6)计算。其中,S1和S2分别为0#柴油和生物柴油的硫含量;φ2为生物柴油在混配物中所占体积分数,%。生物柴油的硫含量低,混配后硫含量比石油柴油低,但并不会因此而降低其润滑性。这是因为生物柴油具有较好的润滑性,可直接